Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe vinaxuki

Để làm cơ sở cho việc khảo sát cơ cấu lái ô tô VINAXUKI khi sử dụng các loại xe tải vào việc vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu động học, đ

LÊ VĂN LƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC

VÀ ĐỘ BỀN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE VINAXUKI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2012

LÊ VĂN LƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC

VÀ ĐỘ BỀN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE VINAXUKI

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp

Mã Số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Hà Nội - 2012

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian hoàn thành luận văn tôi đã được sự quan tâm, giúp

đỡ của nhiều tập thể và cá nhân Nhân dịp này cho phép tôi được bày tỏ lòng

biết ơn chân thành và sâu sắc tới thày giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu đã dành nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và cung cấp

nhiều tài liệu có giá trị cho tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình

Tôi trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các thày cô giáo Khoa Cơ điện và

Công trình, các thày cô giáo Khoa Sau đại học Trường Đại học Lâm nghiệp

đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ

Xin trân thành cảm ơn Trung tâm Thí nghiệm Khoa Cơ điện và Công trình đã tạo điều kiện cho tôi mượn thiết bị để thực hiện được đề tài này

Cuối cùng tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng cán bộ giáo

viên, công nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA.1 nơi tôi công

tác, đã thường xuyên quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vưa qua

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những kết quả trong luận văn này đã được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào công bố, những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Xin Trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Lê Văn Lương

MỤC LỤC

Trang phụ bìa Trang

Lời cảm phụ i

Mục lục ii

Các ký hiệu viết tắt iv

Danh mục các bảng vi

Danh mục các hình vi

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

1.1 Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái của ô tô 2

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 2

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước: 5

1.2 Tổng quan về tình hình sử dụng ô tô VINAXUKI 6

1.3 Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu động học, động lực học và độ bền 7

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

2.1 Mục tiêu 12

2.2 Đối tượng nghiên cứu 12

2.3 Phạm vi nghiên cứu 15

2.4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 15

Chương 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP 17

3.1 Xây dựng mô hình 3D các chi tiết của hệ thống lái 17

3.2 Lắp ráp và mô phỏng động hệ thống lái xe VINAXUKI 26

Chương 4 KHẢO SÁT ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÁI 36

4.1 Cơ sở tính toán hệ thống lái 36

4.3 Khảo sát ứng suất, biến dạng một số chi tiết chính của hệ thống lái trên xe ôtô VINAXUKI 46

4.3.1 Khảo sát ứng suất, biến dạng của cụm chi tiết cam quay – đòn ngang 46

4.3.3 Khảo sát ứng suất, biến dạng của chi tiết bánh vít 52

4.3.4 Khảo sát ứng suất, biến dạng của chi tiết trục vít 55

4.3.5 Khảo sát ứng suất, biến dạng của chi tiết dầm cầu trước 59

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 63

1 Kết luận: 63

2 Khuyến nghị: 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 PHỤ LỤC

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

TT Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa của ký hiệu

4 G MN/m2 Mô đuyn đàn hồi dịch chuyển

6  rad Góc nghiêng của trục vít vô tận

9 ro mm Bán kính vòng tròn cơ sở của trục vít

10 F mm Diện tích bề mặt tiếp xúc của răng

11 Xp N Lực phanh tác dụng lên một bánh xe

12 mlp N/m Hệ số phân bố lại trọng lượng lên cầu dẫn

hướng khi phanh

13 E MN/m2 Môđuyn đàn hồi của vật liệu chế tạo thanh

dọc và thanh ngang

14 fd, fn mm Tiết diện ngang của đòn kéo ngang và đòn

kéo dọc

17 ud MN/m2 Ứng suất uốn dọc của đòn kéo dọc

18 n MN/m2 Ứng suất nén trong đòn kéo dọc, đòn kéo

ngang

19 un MN/m2 Ứng suất uốn ngang của đòn kéo ngang

20 cd MN/m2 Ứng suất chèn dập

22  MN/m2 Ứng suất tiếp xúc cho phép

25 r1 mm Khoảng cách từ tâm vành tay lái đến vị trí

lắp đầu đo lực tiếp tuyến với vành tay lái

26 r2 mm Khoảng cách từ tâm vành tay lái đến vị trí

tác dụng lực lên đầu đo lực

27 P1 DaN Lực tác dụng lên vành tay lái

28 P2 DaN Lực tác dụng lên đầu đo

3.8 Cụm chi tiết đòn quay đứng – trục bánh vít 26

3.13 Đồ thị gia tốc góc theo trục X của bánh vít 34 3.14 Đồ thị thế năng góc theo trục X của bánh vít 34 3.15 Đồ thị gia tốc góc theo trục Y của vô lăng 35 3.16 Đồ thị thế năng góc theo trục X của bánh vít 35

4.3 Đầu đo nối với Spider – 8 và máy tính 42

4.4 Máy phát điện và ổn áp 42

4.6 Kết quả đo lực tác dụng lên vành tay lái trên đầu đo lực 44

4.8 Kết quả đo lực tác dụng lên vành tay lái tại điểm lắp đầu đo

4.30 Ứng suất của chi tiết 58

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vận chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là sự

di chuyển gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, nơi xuất khẩu và nơi sử dụng Đây là một khâu công việc được thực hiện chủ yếu trên đường lâm nghiệp có

độ mấp mô, độ dốc lớn Hiện nay, việc vận chuyển gỗ ở Việt nam nói chung được thực hiện chủ yếu nhờ các loại xe tải cỡ trung bình hoặc cỡ lớn tùy thuộc vào quy mô sản xuất, kinh doanh và địa hình khai thác

Xe tải VINAXUKI do công ty cổ phần ô tô Xuân Kiên_VINAXUKI Việt Nam sản xuất đã và đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế ở nước ta Để tăng năng suất lao động, xu hướng chung của thế giới là tăng vận tốc chuyển động trung bình của xe Khi tăng vận tốc chuyển động kéo theo hàng loạt vấn đề kỹ thuật cần giải quyết, trong đó có việc hoàn thiện

hệ thống lái để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, đặc biệt khi hoạt động trên đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp

Trong thực tế hầu hết các loại ô tô chuyển động trên đường lâm nghiệp đều chưa có trợ lực lái Hệ thống lái này làm cho người điều khiển xe rất vất

vả, mất nhiều sức lực để lái được xe, trong khi xe hoạt động trên đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp Do đó hệ thống lái cần phải làm việc tin cậy với độ chính xác cao

Để làm cơ sở cho việc khảo sát cơ cấu lái ô tô VINAXUKI khi sử dụng các loại xe tải vào việc vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp, tôi

tiến hành đề tài: “Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe VINAXUKI”

* Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Mô phỏng động hệ thống lái của xe VINAXUKI và phân tích được ứng suất, biến dạng một số chi tiết chính của hệ thống lái trên ô tô VINAXUKI

* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho việc hoàn thiện hơn của hệ

thống lái trên ô tô VINAXUKI khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm

nghiệp

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái của ô tô

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay trên thế giới cùng với sự phát triển của các ngành khoa học công nghệ khác như vô tuyến điện tử, chế tạo máy với các bộ phận điều khiển tinh vi, các rô bốt công nghiệp thế hệ thông minh, ngành tin học, ngành chế tạo ô tô đang có những bước tiến lớn với sự ứng dụng công nghệ tin học, điều khiển, khoa học mô phỏng, vật liệu mới

Ôtô ngày nay được sử dụng ở tốc độ ngày càng cao, sử dụng trong mọi lĩnh vực vận chuyển con người, hàng hóa trên các tuyến đường khác nhau như: đường quốc lộ, đường lâm nghiệp Vì vậy vấn đề động học, động lực học càng được các nhà khoa học công nghệ của các trung tâm khoa học tại các nước có ngành công nghiệp ô tô hoàn chỉnh như Mỹ, Tây Âu và Nhật bản đầu tư nghiên cứu Trong cấu tạo ô tô, hai hệ thống được coi là quan trọng nhất đảm bảo an toàn chuyển động là hệ thống lái (HTL) và hệ thống phanh (HTP)

Trong những năm gần đây đã có hàng trăm các công trình khoa học công nghệ được công bố nhằm hoàn thiện hệ thống lái, các công trình chủ yếu tập trung trong lĩnh vực động học và động lực học của hệ thống lái nhằm tăng tính cơ động và hoàn thiện tính điều khiển của hệ thống lái Tác giả Samkar Moham, người Mỹ gần đây đã công bố trong công trình loại xe 4 bánh Nhiều nhà khoa học Đức cũng tập trung nghiên cứu về hệ thống điều khiển cho các loại xe có hệ thống lái Những trung tâm khoa học lớn như ở Mỹ, Tây Âu và Nhật bản hiện đang có nhiều nỗ lực nghiên cứu về vấn đề tự động điều khiển

hệ thống lái, đó là những công trình nghiên cứu lớn với sự nỗ lực của hàng trăm nhà khoa học hàng đầu thế giới Hãng VINAXUKI cũng đã trình diễn

loại xe với hệ thống lái tự động, trong tương lai sẽ được ứng dụng để sử dụng trên các đường thông minh Để tăng tính điều khiển và tiện nghi cho việc hoàn thiện hệ thống lái tự đông, các nhà khoa học cũng đã đi sâu vào việc chế tạo các bộ cường hóa tích cực PPS ( Progressive Power Steering) để đảm bảo cảm giác của người lái với mặt đường, tăng tính điều khiển của hệ thống lái khi xe chạy ở tốc độ cao, đặc biệt là các xe thế hệ mới được sử dụng ở tốc độ cao hơn 100km/h

Những nhà công nghệ cũng luôn tiến tới những kết cấu mới cho hệ thống lái như việc phát triển các cơ cấu điều khiển góc đặt trục lái và vô lăng

TS (Tilt Steering), cùng với ghế ngồi người lái có thể điều chỉnh theo 3 chiều nhằm bố trí vị trí người điều khiển một cách thuận tiện nhất Xu thế chung của các trung tâm công nghiệp ôtô lớn trên thế giới là nghiên cứu hệ thống lái tích cực nhằm sử dụng các thành tựu về điện, điện tử ứng dụng, các thành tựu

về tin học để kiểm soát các tính năng của hệ thống lái và đảm bảo các chế độ hoạt động của chúng ở chế độ tối ưu Như vậy có thể thấy rằng hệ thống lái với chức năng đảm bảo tính dẫn hướng đang được các nhà khoa học hàng đầu thế giới tập trung nghiên cứu với nhiều nỗ lực lớn Các nhà nghiên cứu đã tập trung vào các nội dung sau:

Nghiên cứu động học hệ thống lái thông qua mối tương quan hình học các khâu độc lập từ đó xác định sự thay đổi động học các khâu, kết luận khả năng sử dụng của hệ thống lái trên xe

Xác định lực tác dụng lên vành tay lái để tính toán kết luận khả năng sử dụng đối với từng hệ thống lái

Xây dựng các mô hình động học hệ thống lái trong những giả thuyết cơ học cho sát với điều khiển thực tế từ đó nghiên cứu tính năng điều khiển ôtô

Sau đây là một số công trình tiêu biểu nhất: Công trình của giáo sư B.Ø.Pouonob và M.Øuttepman [27] vào năm 1980 sử dụng hai phương pháp

đồ thị và phương pháp đại số để nghiên cứu xác định động học hệ thống lái Giáo sư đã sử dụng các thông số hình học chọn lựa của hệ thống lái và hệ treo phía trước cần phải phù hợp trong quan hệ với sự biến đổi của góc nghiêng dọc của trục đứng, của góc nghiêng ngoài của bánh xe, của góc chụm bánh

xe, và độ chuyển dịch ngang của điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường khỏi vị trí thiết kế tùy theo vị trí bánh xe trên chiều cao đối với phần treo của ôtô, cũng như trong quan hệ phụ thuộc vào góc quay bánh xe ngoài đối với góc quay bánh xe trong Ngoài ra còn phải tính đến cả góc nghiêng ngang của trục đứng, nó có ý nghĩa đáng kể đối với độ ổn định chuyển động của ôtô, vì sự thay đổi của nó tương ứng gần chính xác với sự thay đổi góc nghiêng ngoài của bánh xe Những sự phụ thuộc này được xác định bằng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích Phương pháp đồ thị rõ ràng, trực quan, nhưng rất tốn công sức và do đó độ chính xác của kết quả thu được phụ thuộc vào sự cẩn thận khi thực hiện và các thiết bị vẽ hiện có Vì vậy phương pháp đồ thị chỉ dùng trong các sơ đồ động học đơn giản và xác định những phụ thuộc riêng lẻ Phương pháp giải tích được sử dụng đặc biệt hợp lý khi có khả năng dùng máy tính Cả trong những trường hợp phức tạp nhất sau khi đã đưa ra được những sự phụ thuộc giải tích cần thiết, phương pháp này cho ta khả năng lập chương trình cho máy tính và sẽ thu được lời giải điển hình cho một vị trí

và dễ dàng thực hiện các tính toán như vậy cho các vị trí tiếp theo của bánh

xe, cho một hoặc một số giá trị của các thông số hình học Công trình khoa học của giáo sư Lưxốp [28] vào năm 1972 đã sử dụng phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu xác định động học, động lực học hệ thống lái Giáo sư

đã sử dụng các thiết bị thí nghiệm xác định trên một số hệ thống lái cụ thể để đánh giá các thông số hệ thống lái như bộ chạy nhẹ của cơ cấu lái gồm có lực trên tay lái, lực trên các phần tử dẫn động lái, xác định ma sát và hệ số hiệu dụng, xác định cơ cấu lái về độ mòn và độ bền mỏi, v v

Trong vùng Asean với bốn nước có nghành công nghiệp lắp ráp ô tô ở trình độ cao như Thái Lan, Indonesia Philippin và Malayxia có lịch sử lắp ráp ôtô khoảng 50 năm, hàng năm sản xuất khoảng vài trăm ngàn ôtô mỗi nước Tiếp tục công nghệ tiên tiến là việc ứng dụng trong quá trình nội địa hóa sản phẩm ở các nước này, tuy nhiên cũng ở mức độ nghiên cứu ứng dụng

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước:

An toàn giao thông luôn là vấn đề xã hội của mỗi quốc gia, đặc biệt ở Việt Nam, đường sá chật hẹp, dân số đông đúc, trình độ dân trí chưa cao, số lượng xe cũ và xe cải tạo còn nhiều nên an toàn giao thông thường là vấn đề được quan tâm nhất Không chỉ mất an toàn khi xe ô tô tham gia giao thông

mà còn mất an toàn cho người và hàng hóa khi vận chuyển trên cả đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp thì chất lượng xe đặc biệt là hệ thống lái

có một vị trí quan trọng trong sử dụng Theo số liệu thống kê, hiện nay ở nước ta có hơn 11 liên doanh với nước ngoài để lắp ráp ôtô tiêu thụ chủ yếu ở thị trường trong nước Số lượng xe đã bán ra trên thị trương Việt Nam năm nay 1997 là 5950 xe, năm 1998: 5517, năm 1999: 6984 và đến 10/2000 là

9525 xe các loại (nguồn từ Hội chế tạo ôtô Việt Nam) Bên cạnh đó chính sách nội địa hóa ngày càng được thực hiện chặt chẽ hơn Theo quy định, các liên doanh sau 5 năm phải thực hiện được tới 30% nội địa hóa chi tiết cộng với cho phép nhập các xe cũ từ nước ngoài thì việc xác định chất lượng là một công việc hết sức cần thiết và cấp bách trong giai đoạn hiện nay Việc xác định chất lượng không chỉ là nhiệm vụ đơn thuần của các nhà sản xuất theo hướng thương mại mà cần thiết phải là nhiệm vụ của ngành công nghiệp ôtô của chúng ta

Trong công tác nghiên cứu, những năm gần đây cũng đã có một số cán

bộ khoa học công nghệ đi sâu nghiên cứu các hệ thống ôtô đặc biệt là hệ thống lái và hệ thống phanh Nhóm các cán bộ nghiên cứu của các trường Đại

học cũng đã có nhiều nỗ lực ứng dụng các phần mềm chuyển động như Alaska 2.3, Sap90, Simulink trong quá trình nghiên cứu ôtô Ở Việt Nam chúng ta đang ở giai đọan xây dựng nền công nghệp ôtô ở giai đoạn lắp ráp và tiến hành chương trình nội địa hóa các cụm chi tiết và phụ tùng ôtô xe máy GSTSKH Đỗ Sanh [19] cũng lãnh đạo một nhóm nghiên cứu về động học, động lực học trong đó có một phần nghiên cứu về động học quay vòng xe ở tốc độ cao TS Nguyễn Khắc Trai [23] trong luận án của mình cũng nghiên cứu sâu về thuyết quay vòng Thạc sĩ Nguyễn Xuân Châu [4] đã bảo vệ thành công luận án Thạc sĩ với đề tài cơ cấu lái đặc biệt cho người tàn tật TS Nguyễn Xuân Thiện cùng nhà NCS Lê Hồng Quân [22] trong khuôn khổ đề tài nhà nước KHCN-05-09 đã thử nghiệm thành công bộ trợ lực lái thủy lực

do Việt Nam chế tạo áp dụng cho xe xích T55 Học viện kỹ thuật Quân sự - nhóm nghiên cứu về động học chuyển động xe trên đường quân sự với nhiều

nỗ lực trong nghiên cứu hệ thống điều khiển

Trong luận án tiến sỹ của Nguyễn Thanh Quang [17] cũng đã nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe Mekong Tuy vậy cho tới nay cũng chưa có một đề tài nghiên cứu hoàn chỉnh về động học, động lực

học và độ bền hệ thống lái của ô tô VINAXUKI

1.2 Tổng quan về tình hình sử dụng ô tô VINAXUKI

Trong điều kiê ̣n giao thông Viê ̣t Nam hiện nay còn nhiều khó khăn, hệ thống đường sá chật hẹp, mặt đường còn nhiều mấp mô Thì sự ra đời của các hãng xe như: ISUZU, HOA MAI, DONGFONG, VINAXUKI đã góp phần đáp ứng được điều kiện trên Để phục vụ cho việc đi lại, vận chuyển hàng hóa cho con người Các hãng xe trên không chỉ phục vụ cho các ngành kinh tế mà còn phục vụ cho vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

Hiện nay một trong những hãng xe đang được thị trường sử dụng đó là

xe VINAXUKI Việt Nam do công ty Xuân Kiên lắp ráp được sử dụng rất

nhiều trong vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp Theo số liệu thống kê của công ty lắp ráp ô tô VINAXUKI năm 2011 thì số lượng xe ô tô tải dùng để phục vụ cho những ngành kinh tế là 70 % còn 30 % là phục vụ cho vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

Các ô tô sử dụng trong lâm nghiệp thường làm việc trong điều kiện không có đường hoặc trên tuyến đường lâm nghiệp có độ mấp mô mặt đường lớn, nghĩa là hoạt động trong điều kiện không thuận lợi Do điều kiện làm việc không tốt nên nó sẽ ảnh hưởng xấu đến một số bộ phận của ô tô như: Hệ thống phanh, hệ thống lái Vì vậy nghiên cứu động học, động lực học và

độ bền hệ thống lái của ô tô VINAXUKI là vấn đề cần thiết nhằm bảo đảm điều kiện an toàn, cải thiện điều làm việc cho người điều khiển

1.3 Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu động học, động lực học

và độ bền

Hiện nay, việc mô hình hóa trên máy tính các kết cấu, chi tiết cơ khí, đang là một nhu cầu ngày càng tăng trong các lĩnh vực sản xuất cũng như trong công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học Nhiều phần mềm nổi tiếng đã ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu này Tuy nhiên mỗi phần mềm đều có những mặt mạnh riêng cũng như có những hạn chế Do đó nhiệm vụ của nhà thiết kế là phải biết rõ và vận dụng được các ưu điểm của một phần mềm vào trong công việc của mình

Phần mềm AutoCAD

Phần mềm AutoCAD là một trong những phần mềm phổ biến và được nhiều người sử dụng trong các phần mềm trợ giúp thiết kế CAD [15] Phần mềm AutoCAD là phần mềm dùng thực hiện các bản vẽ kỹ thuật trong các ngành: Xây dựng, cơ khí, kiến trúc, điện, bản đồ AutoCAD là công cụ hỗ trợ đắc lực cho các cán bộ kỹ thuật,kiến trúc sư,kỹ thuật viên,công nhân kỹ thuật,họa viên, hoàn thành các sản phẩm thiết kế của mình

Sử dụng phần mềm AutoCAD chúng ta có thể vẽ thiết kế các bản vẽ hai chiều 2D, thiết kế mô hình ba chiều 3D, tô bóng các vật thể Phần mềm này có đặc điểm nổi bật là: Chính xác, năng suất cao nhờ các lệnh sao chép (thực hiện bản vẽ nhanh), dễ dàng trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác AutoCAD là một trong những phần mềm thiết kế sử dụng cho máy tính cá nhân Đây là một trong các phần mềm có tính chính xác cao, lưu trữ liệu chính xác Sử dụng AutoCAD trao đổi dữ liệu bản vẽ với các đồng nghiệp, khách hàng Phần mềm AutoCAD tương thích với các phần cứng và phần mềm phổ biến trên thị trường Sự nghiệp phát triển của phần mềm gắn với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp thông tin

Phần mềm Autodesk Inventor gồm các công cụ tạo mô hình 3D, quản

lý thông tin, làm việc nhóm và các hỗ trợ kỹ thuật Với Autodesk Inventor, ta

có thể: Tạo các mô hình 3D và các bản vẽ 2D, tạo các chi tiết thích nghi, các chi tiết và các bản vẽ lắp nhóm,quản lý hàng ngàn các chi tiết và các mô hình lắp ghép lớn, sử dụng các ứng dụng thir-party với các chương trình dao diện API (Application Program Interface), sử dụng VBA để truy cập Autodesk Inventor API Tạo các chương trình thực hiện các chức năng có tính lặp Từ thực đơn Help, chọn program Help, nhận các file SAT, STEP, AutoCAD,

Autodesk Inventor sang AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop và các file IGES Làm việc với nhiều thành viên thiết kế trong quá trình xây dựng mô hình Liên kết với các công cụ Wed để truy cập các nguồn tài nguyên công nghiệp, dùng chung dữ liệu với các cộng sự; Autodesk Inventor là một công

cụ mô hình hóa các khối rắn dựa trên các đối tượng Từ đó các nhà thiết kế có thể tạo các mô hình cơ khí 3D

Phần mềm Solidworks

Trong nhóm các phần mềm tự động hóa thiết kế 3D (trong không gian 3 chiều) phổ biến, phần mềm Solidworks đã và đang khẳng định vị trí vững chắc dẫn đầu thế giới cho phép người sử dụng xây dựng mô hình 3D cho các chi tiết, lắp ghép chúng thành một sản phẩm hoàn chỉnh, kiểm tra động học, cung cấp thông tin về vật liệu, Hơn thế nữa tính mở và tính thương tích của Solidworks cho phép nhiều phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó, Solidworks cũng có thể kết xuất

ra các file dữ liệu mặc định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác trong môi trường mô hình trong môi trường các phần mềm tương thích khác

Ví dụ: Các phần mềm phân tích ANSYS, MSC, có thể kiểm tra mô hình về phương diện ứng suất, biến dạng, nhiệt, xác định tần số dao động riêng, mô phỏng tương tác của dòng chảy khí (hoặc chất lỏng) với mô hình Các phần mềm COSNOS, ADAMS, có thể kiểm tra các thông số động học hay động lực học của mô hình, các phần mềm Z-Casting, Pro-Casting, có thể mô phỏng quá trình đúc sản phẩm Đây là phần mềm thể hiện tư duy thiết kế và công nghệ lập trình mới

Solidworks là một công cụ đắc lực cho việc thiết kế tự động các vật thể

3 chiều (3D), giúp cho các kỹ sư tự thể hiện các ý tưởng sáng tạo của mình trong thiết kế một cách trực quan tối đa ngay trên chi tiết 3D mà lúc đầu không quan tâm đến kích thước cụ thể của chi tiết, nhanh chóng thể hiện chi

tiết đã thiết kế thành bản vẽ kỹ thuật truyền thống (2D), thiết kế tạo khuôn, tạo mẫu cho lĩnh vực đúc một cách nhanh chóng từ các chi tiết đã được thiết

kế

Sau khi dựng được mô hình 3D và gán vật liệu cho các khối lượng ta tiến hành lắp ghép chúng lại với nhau theo đúng chiều thiết kế Trong Solidworks, việc lắp ghép các chi tiết được thực hiện một cách dễ dàng nhờ lệnh Mate với đầy đủ các ràng buộc song song (Parallel), vuông góc (Perpendicularr), tiếp xúc (Tangent), đồng tâm (Concentric), khỏang cách (Distance), góc (Angle), trùng hợp (Coincident)

Phần mềm Adams

Adams (Automatic Dynamic Analysis ò Mechanical System) là phần mềm chuyên dùng trong công việc mô phỏng động lực học cơ hệ nhiều vật Đặc biệt Adams được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực động lực học xe máy,

va chạm, người máy, công nghệ vũ trụ Chương trình này giúp người sử dụng giải quyết các vấn đề nghiên cứu khoa học của mình mà không cần biết sâu về các thuật toán sử dụng trong Adams Adams sẽ chuyển dữ liệu từ các file này vào các file dữ liệu chuẩn trong Adams Ý nghĩa của việc nhập các

mô hình cần mô phỏng rất phức tạp, vì thế nếu xây dựng trực tiếp chúng trong Adams thì sẽ rất mất nhiều thời gian vì đây không phải là phần mềm chuyên

về Cad Do vậy đối với các mô hình phức tạp thường được xây dựng trên các phần mềm chuyên dùng về Cad như Catia, ProEngineer, Sau khi xây dựng xong, mô hình này được xuất ra các file có một trong các định dạng trên (Prasolid, igbs, step hoặc dxf/dwg) và được nhập vào Adams để tiến hành các bước tiếp theo Thư viện rộng lớn về các khối nối và ràng buộc có sẵn trong Adams cho phép người sử dụng tạo được các khớp nối động học của cơ hệ Khi mô hình đã thiết lập xong, Adams kiểm tra mô hình và chạy mô hình và chạy mô phỏng bằng cách giải các phương trình động lực học

Kết luận chương 1

Qua tìm hiểu về hệ thống lái trên xe ô tô VINAXUKI cho thấy: Ở các nước trên thế giới cũng như ở nước ta hiện nay hầu hết trên các loại ô tô hiện đại đã trang bị hệ thống lái trợ lực thuỷ lực Hệ thống lái này làm cho người điều khiển không cần lực lớn lắm

Trong thực tế hầu hết các loại ô tô chuyển động trên đường lâm nghiệp đều chưa có trợ lực lái Hệ thống lái này làm cho người điều khiển xe rất vất

vả, mất nhiều sức lực để lái được xe, trong khi xe hoạt động trên đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp Do đó hệ thống lái cần phải làm việc tin cậy với độ chính xác cao

Thực tế đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống lái, song phần lớn những công trình nghiên cứu tập trung vào các nước có nền công nghiệp tiên tiến Ở nước ta cung đã có đề tài của tiến sỹ Nguyễn Thanh Quang

đã nghiên cứu hệ thống lái trên xe Mekong Tuy nhiên để làm cơ sở cho việc đánh giá độ bền và phục vụ hơn cho việc hoàn thiện thêm về kết cấu của hệ thống lái khi sử dụng các loại xe tải vào việc vận chuyển gỗ rừng trồng trên

đường lâm nghiệp, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu động học, động lực học

và độ bền hệ thống lái trên xe VINAXUKI”

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu

Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền cơ cấu lái ô tô VINAXUKI làm căn cứ cho việc sửa chữa, hoàn thiện kết cấu hệ thống lái

trên xe VINAXUKI khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xe ô tô VINAXUKI khi vận chuyển

gỗ trên đường lâm nghiệp

Ô tô VINAXUKI (hình 2.1) là loại xe có một cầu chủ động, có tính năng cơ động cao, sử dụng để vận chuyển hàng hóa trên các loại đường sá trong điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh tới 40º C Hiện nay xe ô tô VINAXUKI được dùng nhiều trong các ngành kinh tế nói chung và trong lâm nghiệp nói riêng

Hình 2.1: Xe tải VINAXUKI loại 1240 kg

Các thông số cơ bản của xe ô tô VINAXUKI cho ở (bảng 2.1)

Bảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật xe ô tô VINAXUKI

Do điều kiện làm việc của xe ô tô VINAXUKI khi hoạt động trên

đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp cho nên hệ thống phanh và hệ

thống lái cần phải làm việc tin cậy với độ chính xác cao

Kết cấu hệ thống lái ô tô tải nói chung và ô tô VINAXUKI nói riêng cho ở (hình 2.2)

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống lái ô tô tải

1 Vành tay lái 5 Đòn quay đứng 9,12 Tay đòn

2 Trục lái 6 Thanh kéo dọc 10 Thanh kéo ngang

3 Trục vít 7 Đòn ngang 11 Dầm cầu trước

4 Bánh vít 8 Chốt chuyển hướng 13 Cam quay

14 Trục bánh vít Muốn xe chuyển động người lái xe tác động lên vành tay lái một lực để cho vành tay lái quay sang trái hoặc sang phải lúc này sẽ được truyền chuyển động xuống trục số 2

Trục lái số 2 là trục rỗng hai đầu có then hoa và ren để bắt ê cu lắp với

trục vít 3 đầu còn lại được gia công để lắp vành tay lái

Mô men quay được truyền từ trục vít 3 đến bánh vít 4 nhờ ăn khớp trục

vít bánh vít làm xoay trục bánh vít 14, đòn quay đứng 5 lắc về phía trước hoặc

sau, thanh kéo dọc 6 chuyển động về phía trước hoặc sau, đòn ngang 7 cùng

bánh dẫn hướng chuyển động xoay về hai phía

Giữa bánh xe bên trái và bên phải liên kết với nhau bằng cơ cấu hình

thang lái, đảm bảo quan hệ động học của cơ cấu lái

L

B L

C O D O g

cot

Ở đây: L – Khoảng cách giữa hai cầu ô tô hay là chiều dài cơ sở của ô tô

B - Khoảng cách giữa tâm của các ngỗng quay

- Dùng COSMOS XPRESS ANALYSIS WIZARD để khảo sát ứng

suất, biến dạng 1 số chi tiết chính của hệ thống lái

2.4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

- Xây dựng mô hình 3D của 1 số chi tiết chính của hệ thống lái bằng

phần mềm Solidworks, mô phỏng động hệ thống lái trên xe ô tô VINAXUKI

bằng Cosmos Motion

Tôi sử dụng phần mềm Solidworks 10 tạo các biên dạng 2D sau đó bằng

các lệnh như: Extrude, Cut Extrude, Champer, Fillet, hole để xây dựng

mô hình 3D của các chi tiết trong cơ cấu lái Sau khi đã vẽ được các chi tiết

tôi tiến hành lắp ráp và mô phỏng động hệ thống lái xe ô tô VINAXUKI

- Thực nghiệm để xác định tải trọng tác dụng lên các chi tiết của cơ cấu lái

Để đo lực tác dụng lên vành tay lái tôi sử dụng: Đầu đo lực loại 980 N, Đầu đo lực được bố trí trên vành tay lái xe VINAXUKI Đầu đo lực được nối với thiết bị thu thập khếch đại nhiều kênh Spider - 8, thiết bị này được nối ghép với máy tính xách tay Acer được điều khiển bằng phần mềm Catman

- Khảo sát ứng suất, biến dạng 1 số chi tiết chính của hệ thống lái bằng COSMOS XPRESS ANALYSIS WIZARD của Solidwoks 2010 các bước thực hiện như sau: Khởi động Solidworks 10, sau đó mở file chi tiết đã được

vẽ dưới dạng mô hình 3D

Vào Toots > SimulationXpress > Next > Add fixture > OK

Chọn mặt đặt lực tác dụng > Chọn vật liệu > Run > Run Simulation

Yes,continue > Showvon Misstress > Play animation ta được ứng suất

Cuối cùng tôi Click chuột vào Stop animation > Show displacement > Play animation ta được biến dạng của chi tiết

Cứ thực hiện các bước như trên cho các cụm chi tiết, chi tiết của hệ thống lái

ta sẽ được ứng suất, biến dạng của các cụm chi tiết, chi tiết cần khảo sát

Chương 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI

KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

3.1 Xây dựng mô hình 3D các chi tiết của hệ thống lái

Để xây dựng mô hình 3D các chi tiết của hệ thống lái trên xe VINAXUKI tôi sử dụng phần mềm Solidworks 2010 Trước hết cần thiết lập môi trường vẽ phác với các bước như sau :

Bước 1: Khởi động chương trình Solidworks

Bước 2 : Trong môi trường Solidworks, nhắp New trên thanh công cụ ( hoặc chọn File> New ) Hộp thoại New xuất hiện

Bước 3: Trong Tab Template, chọn biểu tượng bản vẽ Part, nhắp OK màn hình quan sát bản vẽ xuất hiện

Bước 4: Tạo lưới và chọn đơn vị đo cho bản vẽ

Nhắp Grid trên thanh công cụ Sketch ( hoặc chọn Tool > Options) Hộp thoại Options xuất hiện

Chọn Tab Document Properties Chọn Gridsnap để tạo lưới và khả năng bắt điểm cho bản vẽ, chọn Units để xác định đơn vị đo cho bản vẽ

Bước 5: Nhắp Sketch trên thanh công cụ Sketch hoặc chọn Insert > Sketch, chọn mặt phẳng phác thảo (front plane, Topplane hoặc Right plane)

Môi trường vẽ phác xuất hiện, cho mặt phẳng để vẽ phác

Sau khi thiết lập được môi trường vẽ phác thì tôi tiến hành xây dựng

mô hình 3D các chi tiết, cụm chi tiết bằng cách vào môi trường vẽ phác, sau

đó vẽ phác các biên dạng rồi dùng các lệnh trên thanh công cụ ta dễ dàng xây

dựng được mô hình 3D các chi tiết mong muốn

Các chi tiết tạo ra được ghi thành một file có phần mở rộng là

“ *.Sldprt ”

Thực hiện theo trình tự các bước như trên ta sẽ xây dựng được tất cả

các chi tiết, cụm chi tiết mong muốn

Căn cứ vào catalog xe VINAXUKI và các kích thước đo được trên xe

thật tôi xây dựng được mô hình 3D các chi tiết của hệ thống lái xe

VINAXUKI như sau

Hệ thống lái trên xe VINAXUKI gồm các cụm chi tiết chính như sau:

Vành tay lái, trục lái, trục vít, bánh vít, đòn quay đứng, thanh kéo dọc, đòn

ngang, chốt chuyển hướng, thanh kéo ngang, dầm cầu trước, cam quay, trục

bánh vít

Dầm cầu có kết cấu đơn giản nhưng phải chịu được tải trọng tác dụng của

mặt đường và các chấn động do tải trọng của xe tác dụng lên vành tay lái

Chúng cần có kết cấu vững chắc, chịu được nhiều lực có hướng phức tạp và thay đổi theo chu kỳ

Dầm cầu trước được vẽ như sau: Trong mặt phẳng Right Plane vẽ tiết diện của dầm sau đó dùng lệnh Extrude để đùn dọc theo nửa chiều dài nằm ngang của dầm Tạo mặt phẳng làm việc song song với mặt đầu của dầm và cách khoảng 300 mm Trên mặt phẳng làm việc vừa tạo vẽ một tiết diện thu nhỏ của dầm sau đó dùng lệnh Loft để tạo ra dầm thu nhỏ tiết diện Trên mặt

phẳng làm việc đó vẽ một tiết diện hình chữ nhật sau đó dùng lệnh Revole quay quanh trục, dùng lệnh Cut Extrude để tạo ra lỗ lắp chốt đứng Trên mặt phẳng của dầm theo kích thứơc đã biết ta vẽ biên dạng hình vuông và 4 lỗ để lắp bu lông, sau đó dùng lệnh Extrude để đùn hình vuông trên mặt dầm Như vậy tôi được nửa dầm để được nửa dầm còn lại ta cho đối xứng phần đã vẽ quanh mặt phẳng làm việc phác thảo ban đầu ta vào Insert > Pattara/Marrar > Marrar Ta xây dựng được dầm cầu trước thể hiện ở (hình 3.1)

Hình 3.1 Kết cấu dầm cầu trước

Chốt chuyển hướng được vẽ bằng cách vẽ tiết diện tròn trong mặt phẳng phác họa, sau đó dùng lệnh Extrude, Camper để tạo ra mô hình 3D của chốt chuyển hướng Tạo mặt phẳng làm việc tiếp xúc với mặt trụ vẽ vòng tròn

theo kích thước đã đo được, dùng lệnh Cut Extrude để tạo hai vết khuyết lắp hai chốt hãm

Mô hình 3D của chốt chuyển hướng được giới thiệu ở (hình 3.2)

Hình 3.2 Chốt chuyển hướng

Cam quay – đòn ngang là một chi tiết phức tạp trong cơ cấu lái Để xây dựng được mô hình 3D của chi tiết này tôi làm như sau: Trước hết cần vẽ biên dạng 2D của tấm lắp ngõng trục bánh xe dẫn hướng và vòng tròn là các lỗ lắp bulong Sau đó sử dụng lệnh Extrude để đùn vật thể làm giá với kích thước là

8 mm Sau đó chọn mặt phẳng phác thảo là mặt phẳng song song với mặt phẳng lắp ráp vừa được đùn lên Trên mặt phẳng phác thảo này vẽ hai biên dạng vuông Sau khi ra khỏi mặt phẳng phác thảo dùng lệnh Extrude để đùn lên với độ cao 50 mm

Chọn mặt phẳng phác thảo phù hợp vẽ vòng tròn có đường kính bằng biên dạng phía dưới, dùng lệnh Cut Extrude để tạo hình khối phần nhô ra (cũng có thể dùng lệnh filet để bo tròn) Tiếp tục chọn mặt phẳng phác thảo là mặt trên hoặc mặt dưới của phần nhô ra, vẽ biên dạng tròn đồng tâm với cạnh tròn có đường kính bằng đường kính chốt chuyển hướng, dùng lệnh cut Extrude để tạo lỗ lắp chốt chuyển hướng

Chọn mặt phẳng phác thảo là mặt bên của phần nhô ra để tạo lỗ lắp chốt hãm chốt chuyển hướng sau đó dùng lệnh hole để tạo hai lỗ lắp chốt hãm

Mô hình 3D của cam quay cho ở (hình 3.3)

Hình 3.3 Cam quay – đòn ngang

Để vẽ thanh giằng ngang của cơ cấu hình thang lái ta xác định đường kính và chiều dài của thanh giằng rồi sử dụng các lệnh Extrude để đùn chi tiết

ra theo chiều dài, hai đầu thanh giằng ngang vẽ thêm ren để lắp các chi tiết khác của cơ cấu hình thang lái

Mô hình 3D của thanh giằng ngang cho ở (hình 3.4)

Hình 3.4: Thanh giằng ngang

Để vẽ trục lái với kết cấu gắn với cơ cấu trục vít bên dưới ta cần xác định đường kính, chiều dài trục lái và kính thước chỗ lắp 2 vòng bi đỡ trục lái

ở đầu trục vít Ngoài ra còn cần xác định kích thước các răng của phần trục vít phần then hoa để lắp ráp với vành tay lái Bằng các lệnh vẽ phác, Extrude ta xây dựng được mô hình 3D của trục tay lái được thể hiện ở (hình 3.5)

Hình 3.5: Trục lái

Sau khi xác định các kích thước của vành tay lái, tôi xây dựng mô hình 3D của vành tay lái như sau:

Vẽ vòng tròn trên măt phẳng Oplane rồi thoát khỏi Sket Tạo mặt phẳng làm việc vuông góc với vòng tròn ta vừa vẽ Trên mặt phẳng làm việc

đó vẽ một vòng tròn có đường kính bằng đường kính của tiết diện ngang vành tay lái sau đó Exit Sket Dùng lệnh Sweep để tạo ra vành tay lái Trên mặt phẳng phác thảo ban đầu vẽ vòng tròn bằng đường kính của mayơ của vô lăng dùng lệnh Extrude để đùn tiết diện tròn để được chiều cao của mayơ vô lăng Trên mặt phẳng làm việc tâm vòng tròn tay lái vẽ một đường dẫn vừa tạo và tiếp tuyến với đường tâm của vành Trên mặt phẳng làm việc này vẽ một biên dạng elíp giống như tiết diện của nan hoa vành tay lái sau đó dùng lệnh Extrude để dùn biên dạng đó cho đến khi gặp biên dạng may ơ của tay lái Để tạo được 3 chạc ta tạo trục làm việc là trục quay bằng cách nhắp chuột vào Centerline tiếp theo ta vào Insert > Patern / Mirror > Circular Pattern Sau đó

ta chọn đối tượng, góc độ, chọn trục làm việc > OK thực hiện các bước như trên tôi đã xây dựng được mô hình 3D của vành tay lái cho ở (hình 3.6)

Hình 3.6: Vành tay lái

Còn lại các chi tiết khác như thanh giằng và thanh đỡ các hướng trục cần thiết kế với kích thước đo được trên vật thể thật là xe VINAXUKI đang

sử dụng Chú ý khi vẽ các chi tiết trong hệ thống lái cần đảm bảo tính logic cho bản vẽ mô phỏng và các kích thước, các bề mặt lắp ghép cho chính xác, đảm bảo tính năng và hình dáng phù hợp với mô hình chế tạo thật

Sau khi vẽ được các chi tiết như trên ta đưa vào môi trường lắp ráp và gọi các chi tiết đã vẽ được ở trên ra, dùng các lệnh ràng buộc phù hợp để lắp ráp các chi tiết lại với nhau và kết quả được cụm vành tay lái và trục lái như (hình 3.7)

Hình 3.7: Cụm vành tay lái và trục lái

Cụm chi tiết đòn quay đứng – Trục bánh vít được vẽ như sau: Trên mặt phẳng phác thảo Right Plane vẽ biên dạng của đòn quay đứng theo kích thước

đã đo được sau đó dùng lệnh Extrde để tạo hình khối 3D của đòn quay đứng Chọn một mặt bên của đòn quay đứng vẽ vòng tròn đồng tâm với cạnh tròn phía trên, đường kính bằng đường kính trục bánh vít, dùng lệnh Extrde đùn biên dạng một khoảng bằng chiều dài trục bánh vít Chọn mặt đầu trục làm mặt phẳng phác thảo vẽ vòng tròn đồng tâm rồi vẽ then hoa đầu trục Tiếp tục dùng lệnh Extrde vẽ phần then hoa đầu trục để lắp bánh vít Tạo mặt phẳng làm việc là mặt đối xứng của đòn quay đứng Tên mặt phẳng này vẽ hai vòng

tròn, sau đó dùng lệnh Extrde đùn biên dạng vành khăn về hai phía để được phần ống lắp thanh kéo dọc

Mô hình 3D của cụm chi tiết đòn quay đứng – trục bánh vít được thể hiện ở (hình 3.8)

Hình 3.8: Cụm chi tiết đòn quay đứng – trục bánh vít

3.2 Lắp ráp và mô phỏng động hệ thống lái xe VINAXUKI

Sau khi đã xây dựng được mô hình 3D các chi tiết của hệ thống lái tôi tiến hành lắp ráp các chi tiết, cụm chi tiết lại với nhau Các bước lắp ráp được tiến hành theo trình tự như sau:

Khởi động chương trình Solidworks Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện Ta chọn Assembly

và nhấn OK Ta nhấn nút Browse trong hộp thoại Insert Component sẽ dẫn tới thư mục chứa các chi tiết, cụm chi tiết đã được tạo trước đó nhấn Open Khi

đó chi tiết, cụm chi tiết được tải vào môi trường lắp ráp

Nhấn chọn nút Insert Component trên thanh công cụ Assembly Ta dẫn

tới mục chứa các chi tiết đã tạo trước đó, chọn từng chi tiết và nhấn Open

Khi đó chi tiết được chọn xuất hiện gắn liền với chỏ chuột, ta nhấn chọn một

điểm để đạt vào môi trường lắp ráp

Nhấn chọn nút lệnh Mate trên thanh công cụ Assembly Khi đó hộp thoại

Mate xuất hiện Ta chọn các ràng buộc thích hợp để lắp ghép các chi tiết lại

với nhau

Bộ phận làm việc quan trọng có cấu tạo phức tạp nhất của hệ thống lái

là quá trình chuyển động của trục vít và bánh vít, vì vậy tôi tiến hành mô

phỏng động cho quá trình này

Bằng Cosmos Motion trong Solidworks tôi tiến hành mô phỏng động bộ

phận làm việc của hệ thống lái như sau:

- Trước tiên sử dụng lệnh trong môi trường Part của Solidworks để mô

phỏng hóa các chi tiết

- Sau khi mô phỏng hóa các chi tiết, tiến hành vào môi trường lắp ráp

và sử dụng các lệnh thanh công cụ assembly hoặc menu Insert để lắp ráp các

chi tiết

Để lắp ráp được các chi tiết của hệ thống lái ta tiến hành lắp từng cụm

chi tiết, sau đây tôi trình bày cách lắp cụm chi tiết: Vành tay lái – trục lái –

trục vít – bạc trục vít – bánh vít – trục bánh vít – bạc trục vít – đòn quay

đứng và thanh kéo ngang Đầu tiên ta vào New chọn Assembly > ok Gọi các

chi tiết ra, chi tiết đầu tiên được gọi ra là chi tiết cố định ở đây ta lấy chi tiết

cố định là bạc trục lái Sau khi gọi chi tiết bạc ta lần lượt gọi các chi tiết còn

lại ra Để lắp trục vít 2 vào trục vít 3 ta vào Mate chọn (đồng tâm) Con centric và chọn ràng buộc khoảng cách bằng 0 Lắp trục 2 vào chi tiết 3

ta cũng dùng Mate > Con centric > ràng buộc = 0 Các chi tiết của cụm này

ta đều dùng lệnh Mate > Con centric > ràng buộc = 0 Tôi cứ lần lượt lắp từ

chi tiết đầu tiên đến chi tiết cuối cùng của cụm ta sẽ được cụm chi tiết như (hình 3.9)

Hình 3.9: Lắp ráp cụm chi tiết

Khi lắp xong cụm chi tiết ta tiến hành lắp toàn bộ các chi tiết của cơ cấu lái Tiếp theo ta vào Insert Component lấy hết các chi tiết của hệ thống lái ra và tiếp tục lắp thep các bước sau: Ta dùng các lệnh ràng buộc đồng tâm, khoảng cách để lắp thanh kéo dọc 6 và đòn ngang 7, cam quay 13, để lắp dầm cầu trước vào cam quay phải ta Click chuột Mate > Con centric, chọn ràng buộc khoảng cách bằng 0 giữa lỗ, mặt tiếp xúc của cam quay và dầm cầu trước, tương tự các bước như lắp cam quay phải ta lắp cam quay trái Khi đã lắp cam quay phải, cam quay trái xong ta lắp chốt chuyển hướng

8 bằng các lệnh đồng tâm giữa lỗ của dầm cầu trước với các lỗ của các cam quay và chọn ràng buộc khoảng cách bằng 0 giữa mặt dưới của các cam quay với mặt dưới chốt chuyển hướng Thực hiện tương tự các bước trên ta dễ dàng lắp được thanh kéo ngang 10 vào với các chi tiết của cơ cấu lái Cuối cùng ta được sơ đồ lắp ghép hệ thống lái như (hình 3.10)

Hình 3.10: Sơ đồ lắp ghép hệ thống lái

- Sau khi lắp ráp các chi tiết, tiến hành chọn bảng Motion trong cây phả hệ vào môi trường mô phỏng động học

- Kế đến ta xác định đối tượng nào là đối tượng cố định đối tượng nào

là đối tượng chuyển động Sau khi ta đã xác định được, ta gán đối tượng cố định bằng cách nhắp chọn đối tượng trong cây phả hệ, nhắp phải chuột và chon Ground Part Tương tự ta chon Moving Part để gán cho đối tượng nào chuyển động Đối tượng nào được gán là chuyển động sẽ xuất hiện biểu tượng khối cầu tọa độ

- Sau khi gán đối tượng chuyển động và đối tượng cố định, tiến hành gán khớp nối cho các đối tượng Mặc định sau khi ta lắp ráp sẽ chuyển sang môi trường mô phỏng và các đối tượng chuyển động sẽ được gán khớp động Các khớp động là các khớp xoay được tạo từ ràng buộc Concentric và Coincident hay khớp trụ tạo từ ràng buộc Concentric trong lệnh Made của môi trường lắp ráp Các khớp động của mô hình được quản lý trong mục Constraisnt > Joinst của cây phả hệ Tuy nhiên trong một số trường hợp ta cần xóa bỏ tất cả khớp nối không phù hợp và thêm vào một số các khớp

động cần thiết Để xóa khớp, ta nhắp chọn khớp cần xóa, nhắp chuột phải và chọn delete Còn để thêm khớp ta chọn Constraisnt>Joinst

- Sau khi gán khớp ta tiến hành gán lực và nguồn tạo chuyển động

- Bước tiếp theo tiến hành kiểm tra, gán đơn vị lực và khối lượng cho

mô hình Từ menu Cosmos Motion chọn Intelli Motion Bulder, ta chọn các thông số cần thiết có trong chuyển động

Sau khi định nghĩa các thông số chúng ta tiếp tục nhắp vào Next để chuyển sang các trang và thiết lập các thông số theo yêu cầu

Để tạo các đồ thị hiển thị kết quả mô phỏng của một đối tượng nào đó,

ta chọn đối tượng đó trong cây phả hệ, nhắp chuột phải và chọn plot

Sau khi hoàn thàng các bước trên, ta tiến hành mô phỏng bằng cách sử dụng nút Play trên thanh công cụ Cosmos Motion Chúng ta có thể xuất quá trình mô phỏng sang file * AVI hoặc sang các chương trình tính toán hoặc

mô phỏng khác như: FEA, MSC, ADAMS

Để mô phỏng các quá trình làm việc của bộ phận hệ thống lái trên xe VINAXUKI bằng Cosmos Motion trong Solidworks thì ta phải khai báo cho

mô hình các thông số bằng cách vào cây thư mục chuyển động, nhắp chuột phải vào Motion Model, sau đó chọn Intelli Motion Bulder, sau đó chọn các thông số cần thiết có trong chuyển động để khai báo như sau:

- Khai báo hệ thống dơn vị đo (Units)

- Khai báo gia tốc trọng trường cho môi trường mô phỏng (Gravity)

- Khai báo liên kết (Joints)

Trong Cosmos Motion, việc liên kết các chi tiết lại với nhau được thực hiện thông qua việc tạo nên các liên kết Thư viện khớp nối của Cosmos Motion có đầy đủ các khớp như: Khớp bản lề (Ruvolute), khớp trụ (Cylindrical), khớp cầu (Spherical), khớp tịnh tiến (Translationl), cô định chi tiết (Fixed)